实验室制取溴苯常用装置

9. 实验室制取溴苯

完整资料请见http://resource.ahe.cn/statics/tbfd/gzpdx/gkzt/CHEMISTRY/CHEMISTRY07/d6.htm

实验室制取溴苯的方法是：把苯和液溴放入烧瓶中，再加入少量铁粉，经振荡后按下列装置组合，不久，反应物在蒸瓶中沸腾起来，圆底烧瓶里有溴苯生成。

根据所学化学知识回答以下各问：

（1）苯与溴反应生成溴苯的化学方程式为： ，证明这个反应是取代反应的方法是 。

（2）这个化学反应必须加入还原铁粉并经振荡后才能发生，其原因是 。

（3）a管的作用是 ，b管的作用是 。

（4）纯净溴苯应为无色油状液体，实验室制得的溴苯为褐色的原因是 ，除去其中杂质应加入的试剂是 ，发生反应的化学方程式是 ，进行分离的操作是 。

解析：溴苯制取是教材中苯的化学性质规定的演示实验，在这个实验里，涉及了有机化学反应和无机化学反应，虽然是有机物溴苯的制取，但用到的无机反应知识比有机反应知识还要多，这是个有机、无机综合的典型实验试题。下面，对本题提出的四个设问简析如下：

（1）苯与液溴在铁粉存在下可发生溴代反应，生成溴苯和溴化氢：

在这一反应中，溴的原子取代了苯环上的氢原子，生成溴苯，另有溴化氢生成，这是一个取代反应。为证明这个反应是取代反应，必须通过实验证明溴化氢的生成。具体的实验方法是：取实验完毕后锥形瓶溶液于3支试管中，第一支试管中加入Mg粉，可见有气体生成，而且该气体可以燃烧，其化学方程式是：

在第二支试管中加入溶液，立即产生大量气体，而且该气体可使澄清石灰水变浑浊，这一过程的化学方程式是：

在第三支试管中加入溶液，可见有淡黄色沉淀生成，而且该淡黄色沉淀不溶于硝酸，这一过程的化学方程式是：

上述三个实验说明锥形瓶中的溶液是氢溴酸，是溶于水生成，由此可证明苯的溴代反应是取代反应。

（2）将苯与液溴混合只是相溶，而不能发生化学反应。当加入铁粉后，经振荡，与间可反应生成，这一反应的化学方程式是：

是苯发生溴代反应的催化剂，只有在催化下，苯跟溴才能发生取代反应，生成溴苯和溴化氢。如果不加铁粉，就没有的生成，即使加热，也不会发生取代反应。

（3）制备溴苯的两种原料苯和液溴都是易挥发性的液体，苯的沸点80.1℃，液溴的沸点58.8℃，在反应条件下极易气化，而生成物溴苯的沸点则高达156℃，另一生成物在常温下是气态。在这套实验装置中，a管除起导气作用外，还可使苯的蒸气、溴的蒸气重新冷凝为液体，回到烧瓶中继续参加反应，以提高原料的利用率和产品的收率，b管则作为导气管将气导入盛有蒸馏水的液面上，进行尾气吸收，以保护环境免受污染。

（4）纯净溴苯是一种无色油状液体，在本实验中，由于在溴苯中溶有溴单质而显褐色，欲除去其中的溴单质，需加入冷氢氧化钠溶液进行洗涤，单质溴与氢氧化钠可发生歧化反应，生成溴化钠。次溴酸钠和水

溴化钠、次溴酸钠均为离子化合物，是可溶性盐，易溶于水中，难溶于有机溶剂，所以，伴随这一反应的发生，溶有溴单质的褐色溴苯变为无色透明液体，可用分液漏斗分离出下层的溴苯，再经水洗除去，分液后再蒸馏便可得到纯净溴苯。

评述：在溴苯制取和提纯实验里，使用的溴单质是强氧化剂，在常温可以跟铁反应生成，才能引发苯的溴代反应，本题从一开始就体现了有机、无机的综合。此外，在尾气的吸收与检验，溴苯的精制除杂等多方面，同样体现了有机、无机的综合。关于a管用作回流冷凝的作用，意在告诉我们，当原料是易挥发性的，而生成物是难挥发的有机化学反应，应当按装回流冷凝装置，以提高原料的利用率，当然，用空气回流冷凝装置，难以回收苯、液溴这样低沸点的物质，从这点来看，空气回流冷凝又是示意性的，在实际实验操作时，应该用直立使用的水冷冷凝器，作为本实验的回流冷凝装置。用水冷冷凝器作回流装置时，应从下方入水，上方出水，以保证水充满全部冷凝装置，而不应当把“逆流操作”作为通入冷却的指导原则。